臨近地鐵隧道的基坑支護變形控制分析

張義偉

摘要：本文以某市某基坑支護土方開挖工程為例，對臨近地鐵隧道的基坑支護變形控制難點及控制方法進行了分析，旨在為類似項目提供參考。

關鍵詞：地鐵隧道；基坑支護；變形控制

自城市地下空間得到開發(fā)以來，其隨之成為了當前世界性的發(fā)展趨勢，在充分利用土地資源上發(fā)揮了積極意義，并逐漸成為了當前衡量城市現(xiàn)代化的重要標志。地鐵是現(xiàn)代城市的一種重要交通工具，因其人流量較大，位置較為密閉，故其安全性成為了各界研究重點。在對城市建設過程中，通常會出現(xiàn)不少與地鐵隧道臨近的深基坑工程，因該基坑位置非常特殊，僅是以基坑的穩(wěn)定已經(jīng)無法有效控制其變形問題，為此，針對與地鐵隧道臨近的基坑支護結構進行變形控制是項目施工的首要任務。

1 項目概況

本項目為某市某基坑支護土方開挖工程，該項目擬用于建設1棟商業(yè)用房，8棟電梯公寓，地下2層。該項目基坑面積大約為29514m2，周長大約為740米，是超大型面積基坑?；A形式塔樓區(qū)域主要采取樁基礎，裙樓區(qū)域則主要采取淺基。

2 基坑臨近地鐵隧道側施工難點

（1）必須對基坑局部側面壁巖體進行強化干預，避免出現(xiàn)軟弱層出現(xiàn)滑移，以免造成不良事故。

（2）基坑與地鐵1號線路隧道之間距離最近處只有5.8m；地鐵1號線施工中，其初襯運用的是等級為C20的混凝土，二襯則采用的是等級為C25的混凝土，與其他線路相比，其隧道更低看，故對變形控制的要求更高。

（3）必須對支撐結構爆破、圍護樁施工等環(huán)節(jié)進行控制，以免在施工期間對地鐵結構帶來不必要的影響。

3 臨近地鐵隧道側基坑支護結構影響因素及變形控制

3.1 影響基坑變形的主要因素

在對基坑進行開挖期間，對臨近地鐵隧道造成影響的因素可概括為兩點，分別為坑底隆起變形與支護結構發(fā)生水平位移，我們主要通過下列措施，來了解其對地鐵隧道變形帶來的影響：

假設基層無支護結構，基于此建立起有限元對比模型，結合地鐵隧道中心所處部位的土體變形大小來作出對比分析。

模型1：將坑底位移限制為零，在對坑壁進行開挖時，使其面向坑內自由移位20mm。

模型2；將坑底位置限制為零，坑底保持自由。

結合地質勘察數(shù)據(jù)以及本項目所掌握的相關資料，本項目對其各方面參數(shù)進行了計算發(fā)現(xiàn)。模型1發(fā)生了12mm的水平位移，4.5mm的豎向位移；模型2的位移相對較小，僅是出現(xiàn)了<1mm的水平位移，<3mm的豎向位移。為此，模型2所帶來的影響相對較小，即坑底隆起變形給地鐵隧道帶來的影響，明顯小于支護結構水平位移帶來的影響。根據(jù)該結果，最終明確在項目變形控制中，關鍵是要加強對基坑支護結構的處理。

3.2 臨近地鐵隧道基坑圍護結構變形控制

3.2.1 基坑圍護結構選型

在制定圍護結構方案初期，需要對各方面因素進行全面考慮。根據(jù)類似項目基坑處理的設計經(jīng)驗，針對實施變形控制的基坑工程圍護結構，普遍以排樁內支撐體系、地下連續(xù)墻或者樁錨支護體系。根據(jù)本項目的周邊情況以及地質特點，最后提出了兩種施工方案，方案一：通過周邊部分跳挖結合大剛度維護結構、中心島工法來處理；方案二：樁墻+大面積平面桁架內撐或者斜向錨索與整體順做法聯(lián)合處理。前者較強的變形控制能力，并且更加適用于面積較大的基坑工程等優(yōu)點，但因其屬于懸臂結構，故在施工中需要輔助措施。后者同樣具有較強的變形控制能力，而缺點是開挖深度達到10.2m，需要兩道以上支撐。結合兩種方案的優(yōu)缺點分析，最終確定采取方案一來進行施工。

3.2.2 雙排樁支護結構輔助措施

在對雙排樁支護結構進行處理中，針對其位移控制的附加措施，主要有四種，分別為：（1）在后排樁附加豎向預應力錨索；（2）附加支撐；（3）對主被動區(qū)進行加固處理；（4）在樁頂設置反壓砂包。這四項措施各有優(yōu)勢，同時也存在相應的缺陷，為此，本項目結合現(xiàn)場所掌握的情況，考慮到前后排樁之間距離所受到的限制，在變形要求非常嚴格的要求下，最終確定以后排樁附加豎向錨索與支撐聯(lián)合應用的方式來加強對變形的控制。

3.2.3 抖撐與水平撐方案比選分析

針對具備了帶撐排樁的支護結構，其可劃分為帶水平撐雙排樁結構與帶斜撐雙排樁結構。結合本項目淺巖土區(qū)域，兩種結構均能夠較好的發(fā)揮中心島工法的作用，但兩種方法存在的最主要的區(qū)別在于：（1）水平撐方案：該方法能夠實現(xiàn)對斜撐缺點的有效規(guī)避，同時較好的實現(xiàn)對土臺位移的控制效果，保證在完成施工后，將其拆除后，仍然具有較高的質量，避免基坑圍護結構出現(xiàn)移位。（2）斜撐方案：該方法會對中心島工法預留一定的土臺，為后期支撐拆除地下室施工奠定基礎，但在拆撐之后，其剛度會迅速下降，極易出現(xiàn)位移。本項目通過綜合考慮，最終確定以帶水平撐雙排樁結構施工，在施工中將其構筑成雙排樁加一道中心島式的鋼架混凝土水平內支撐，同時聯(lián)合坑內保留反壓土臺與止水帷幕相結合的復合式支護體系。通過該方式，地鐵隧道的安全性又得到了進一步的提升。

4 結論

總而言之，因與地鐵隧道臨近，基坑開挖非常容易出現(xiàn)支護變形，在變性控制中，必須充分考慮各方面因素，同時綜合地質條件，才能夠更好的達到變形控制效果，從而保證地鐵隧道安全性。

參考文獻

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[2]馮龍飛，楊小平，劉庭金.緊鄰地鐵側方深基坑支護設計及變形控制[J].地下空間與工程學報，2015，11（06）；1581-1587.